Związek między LS Chirp ABR a umiejętnością rozumienia mowy w hałasie w ukrytym niedosłuchu

Ukryty ubytek słuchu (HHL) definiuje się jako obecność prawidłowych progów audiometrycznych czystego tonu, którym towarzyszą samodzielnie zgłaszane trudności w słyszeniu, a w szczególności problemy ze zrozumieniem mowy w hałaśliwym otoczeniu. Ostatnie dowody neurofizjologiczne i histopatologiczne sugerują, że ten stan jest związany z synaptopatią ślimaka – selektywną utratą lub dysfunkcją synaps między komórkami włoskowatymi wewnętrznymi a włóknami nerwu słuchowego typu I o niskiej spontanicznej częstotliwości wyładowań (low-SR). Włókna low-SR są kluczowe dla kodowania sygnałów akustycznych ponadprogowych i zachowania percepcji mowy w hałasie. Uszkodzenie tych włókien może nastąpić w wyniku narażenia na hałas, starzenia się lub innych czynników metabolicznych, nawet gdy komórki włoskowate zewnętrzne pozostają nienaruszone, pozostawiając tym samym konwencjonalną audiometrię w granicach normy.

Badanie słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu (ABR) dostarcza obiektywnego pomiaru synchronii neuronalnej wzdłuż drogi słuchowej. Amplituda i latencja wczesnych fal ABR, w szczególności fal I, III i V, odzwierciedlają czasową integralność transmisji nerwu słuchowego i pnia mózgu. Spośród nich amplituda fali I jest uważana za obwodowy wskaźnik aktywności włókien nerwu słuchowego, podczas gdy fala V reprezentuje sumowane wyjście wyższych jąder pnia mózgu. Zmniejszenie amplitudy fali I przy zachowanej amplitudzie fali V lub zmniejszony stosunek I/V interpretuje się jako elektrofizjologiczną cechę synaptopatii ślimaka.

Tradycyjne ABR z użyciem bodźców klikowych synchronizuje odpowiedzi neuronalne głównie z obszaru podstawnego ślimaka. Wprowadzenie bodźców ćwierkających (chirp) miało na celu poprawę synchronii neuronalnej poprzez kompensację opóźnień czasu przemieszczania się w ślimaku. Bodziec CE-Chirp o specyficznym poziomie (LS) zaprojektowany przez Clausa Elberlinga i Dona pozwala, aby amplituda fali V pozostawała silna w różnych natężeniach, zapewniając jednocześnie specyficzne czasowo częstotliwości. Jednakże na wysokich poziomach (80-100 dB nHL) odpowiedzi LS CE-Chirp mogą wykazywać zmienione funkcje wzrostu i wzorce latencji, potencjalnie ujawniając subtelne różnice w ponadprogowym kodowaniu neuronalnym w porównaniu z konwencjonalnymi klikami.

Niniejsze badanie przyjmuje obserwacyjny, przekrojowy, korelacyjny projekt, aby zbadać, czy wskaźniki elektrofizjologiczne pochodzące z ABR stymulowanego LS CE-Chirp są związane z behawioralną wydajnością rozumienia mowy w hałasie u osób podejrzewanych o HHL. Uczestnicy z prawidłowymi progami czystego tonu przejdą zarówno ABR, jak i Test Słyszenia w Hałasie (HINT), umożliwiając zbadanie związku między pomiarami amplitudy i latencji fal ABR a krytycznym stosunkiem sygnału do szumu (SNR-50) uzyskanym behawioralnie.

Naukowe uzasadnienie badania wynika z założenia, że zmniejszona neuronalna wydajność włókien słuchowych o niskiej SR objawia się mniejszymi amplitudami fali I przy wysokich poziomach stymulacji, powodując zmniejszone stosunki I/V i spłaszczone nachylenia wzrostu amplitudy. Oczekuje się, że te wzorce fizjologiczne będą równoległe do gorszej percepcji mowy w hałasie, odzwierciedlonej przez podwyższone wartości SNR-50 w HINT. Wykazanie znaczącej korelacji między parametrami ABR a wynikami HINT wsparłoby zatem hipotezę, że ABR z LS CE-Chirp może służyć jako obiektywny marker ponadprogowych deficytów kodowania słuchowego w HHL.

Uczestnicy będą rekrutowani z klinik audiologicznych i uniwersyteckich laboratoriów badawczych słuchu. Badane będą trzy podgrupy:

1. Grupa kontrolna z prawidłowym słuchem, bez szumów usznych lub dolegliwości słuchowych;
2. Grupa z szumami usznymi z przewlekłym subiektywnym szumem usznym (≥ 3 miesiące), ale z prawidłowymi progami słyszenia; oraz
3. Grupa z dolegliwościami dotyczącymi rozumienia mowy w hałasie, zgłaszająca trudności w rozumieniu mowy na tle hałasu pomimo prawidłowych progów i braku szumów usznych.

Kryteria kwalifikacyjne obejmują wiek 20-60 lat, obustronne progowe przewodnictwo powietrzne ≤ 25 dB HL przy 0,5-4 kHz, prawidłowe wyniki immitancji i MoCA ≥ 21. Osoby z obwodowym lub centralnym ubytkiem słuchu, somatosensorycznymi szumami usznymi, zaburzeniami neurologicznymi lub znacznymi schorzeniami emocjonalnymi/psychiatrycznymi zostaną wykluczone. Planuje się około 63 uczestników (21 na grupę), zgodnie z analizą G*Power (wielkość efektu 0,5, α = 0,05, moc = 0,80). Status rekrutacji jest aktywny.

Wszyscy uczestnicy dostarczą pisemną świadomą zgodę. Testowanie odbędzie się w dźwiękoizolowanej kabinie. Sekwencja oceny obejmuje:

Montrealski Test Oceny Poznawczej (MoCA) do badań przesiewowych poznawczych;

Skalę Słyszenia Mowy, Przestrzennego i Jakości (SSQ) lub jej turecką adaptację do subiektywnego profilowania percepcji mowy;

Audiometrię czystego tonu w celu potwierdzenia prawidłowych progów;

Test wyrównywania progów w szumie (TEN) w celu przesiewowego wykrywania martwych regionów ślimaka (środek kontrolny, nieanalizowany);

Immitancję i odruchy akustyczne w celu potwierdzenia integralności ucha środkowego;

Rejestrację ABR z LS CE-Chirp i klikami; oraz

Przeprowadzenie HINT w warunkach wolnego pola.

Rejestracje ABR będą uzyskiwane jednousznie przy użyciu systemu Neurosoft Neuro-MEP-4. Jednorazowe elektrody powierzchniowe zostaną zastosowane po przygotowaniu skóry żelem Nuprep: czynna (Cz lub Fz), odniesienia (przyśrodkowa A1/A2 lub płatek ucha) i uziemienia (FPz lub AFz). Impedancja elektrod będzie utrzymywana poniżej 3 kΩ i zrównoważona między kanałami. Słuchawki douszne będą dostarczać bodźce o naprzemiennej polaryzacji, aby zminimalizować artefakty mikrofonu ślimakowego.

Dla obu bodźców – Klik i LS CE-Chirp – rejestracje będą przeprowadzane przy 80, 90 i 100 dB nHL z częstotliwością powtarzania 21,1 bodźca/s; dodatkowe krótkie bloki mogą wykorzystywać 11,1 lub 61,1/s do zbadania adaptacji neuronalnej. Filtr rejestracji będzie wynosił 100-3000 Hz (12 dB/oktawę), odrzucanie artefaktów ± 35-40 μV, a okno analizy 0-15 ms (przed bodźcem -2 ms). Każdy warunek będzie obejmował 2000-4000 przebiegów uśrednionych dwukrotnie dla powtarzalności; rejestracje z szumem resztkowym > 20 nV RMS lub rozbieżnością między replikacjami > 15% będą powtarzane. Opóźnienie rurki słuchawki dousznej (≈ 0,9 ms) będzie kompensowane w obliczeniach latencji.

Szczyty fal I, III i V będą identyfikowane niezależnie przez dwóch zaślepionych badaczy. Dla każdej fali przy każdym natężeniu będą wyodrębniane pomiary amplitudy i latencji, a także obliczane stosunki amplitud V/I. Oczekuje się, że odpowiedzi LS CE-Chirp będą wykazywać większe amplitudy fali V przy niższych natężeniach i potencjalne nasycenie amplitudy przy wyższych natężeniach, zapewniając podstawę do oceny ponadprogowej synchronizacji neuronalnej.

HINT będzie składać się z 25 list zdań (po 10 zdań każda, łącznie 250 zdań). Mowa będzie prezentowana na zmiennych poziomach, podczas gdy szum tła będzie utrzymywany na stałym poziomie 65 dB SPL. Algorytm adaptacyjny dostosowuje poziom zdania zgodnie z dokładnością uczestnika, zbiegając się do krytycznego SNR (dB), przy którym 50% zdań jest poprawnie powtarzanych. Testowanie będzie przeprowadzane z uczestnikiem siedzącym 1 metr od głośnika pod azymutem 0° w skalibrowanym środowisku wolnego pola.

Dane z ABR i HINT będą powiązane do analizy korelacyjnej. Dla każdego uczestnika metryki ABR „lepszego ucha” (oparte na wyższej amplitudzie fali I) będą sparowane z obuusznością wydajnością HINT, aby odzwierciedlić rzeczywistą integrację słuchową.

Plan analizy danych

Dane będą analizowane przy użyciu Statistical Package for the Social Sciences (SPSS v27). Normalność rozkładów zmiennych zostanie zweryfikowana za pomocą testu Kołmogorowa-Smirnowa. W zależności od wyników zostaną zastosowane statystyki parametryczne lub nieparametryczne. Dla porównań międzygrupowych, jednoczynnikowa analiza wariancji (ANOVA) zostanie użyta dla zmiennych o rozkładzie normalnym, a test Kruskala-Wallisa zostanie zastosowany dla rozkładów nienormalnych. Gdy zostaną znalezione istotne efekty, zostaną przeprowadzone odpowiednie porównania parami post-hoc z poprawkami Bonferroniego lub Dunna.

Do analiz korelacji, współczynnik korelacji Pearsona zostanie użyty dla zmiennych o rozkładzie normalnym, a rho Spearmana dla rozkładów nienormalnych. Główny nacisk analityczny będzie położony na korelację między amplitudami ABR LS CE-Chirp, latencjami i stosunkami amplitud V/I a krytycznym stosunkiem sygnału do szumu HINT (SNR-50). Analizy drugorzędowe powtórzą te korelacje dla parametrów ABR wywołanych klikami. Analizy eksploracyjne ocenią funkcje wzrostu amplitudy fali I (μV/dB) i zmiany stosunku I/V w różnych poziomach bodźców, aby ocenić ich potencjał jako fizjologicznych markerów synaptopatii ślimaka.

Wielkości efektu (Cohena r lub częściowe η²) i 95% przedziały ufności będą towarzyszyć wszystkim kluczowym wynikom. Poziom alfa zostanie ustalony na 0,05. Wartości odstające powyżej ± 3 SD zostaną zweryfikowane i, w razie konieczności, przeanalizowane przy użyciu solidnych estymatorów. Siła korelacji będzie interpretowana zgodnie z konwencjami Cohena (0,1 = mała, 0,3 = średnia, 0,5 = duża).

Zagadnienia etyczne i postępowanie z danymi

Wszystkie procedury są zgodne z zasadami Deklaracji Helsińskiej i krajowymi wytycznymi etycznymi dla nieinterwencyjnych badań klinicznych. Udział jest dobrowolny, a pisemna świadoma zgoda zostanie uzyskana przed zbieraniem danych. Każdemu uczestnikowi zostanie przypisany unikalny kod numeryczny; informacje umożliwiające identyfikację będą przechowywane oddzielnie od danych badawczych i dostępne tylko dla głównego badacza. Dane będą zaszyfrowane i przechowywane na chronionych hasłami dyskach instytucjonalnych. Uczestnicy mogą wycofać się w dowolnym momencie bez konsekwencji. Nieprzewiduje się zdarzeń niepożądanych lub znaczącego dyskomfortu, ponieważ ABR i HINT są nieinwazyjnymi ocenami audiologicznymi o minimalnym ryzyku.

Kontrola jakości i niezawodność

Aby zapewnić integralność danych, rejestracje ABR będą sprawdzane pod kątem powtarzalności poprzez zbieranie dwóch niezależnych uśrednień na warunek. Rejestracje z szumem resztkowym większym niż 20 nV lub słabą korelacją między replikacjami (ICC < 0,80) zostaną wykluczone. Identyfikacja fal będzie wykonana przez dwóch przeszkolonych badaczy zaślepionych co do przynależności grupowej. Obliczona zostanie niezawodność między oceniającymi dla oznaczania amplitudy i latencji. Wszystkie procedury HINT będą zgodne ze standaryzowanymi instrukcjami z tymi samymi warunkami otoczenia i skalibrowanym sprzętem przez cały okres trwania badania.

Oczekiwane wyniki i znaczenie

Oczekuje się, że badanie wykazuje mierzalne związki między ponadprogowymi metrykami słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu a behawioralną wydajnością rozumienia mowy w hałasie. Przypuszcza się, że osoby z podejrzeniem ukrytego ubytku słuchu – w szczególności te w grupie z dolegliwościami dotyczącymi rozumienia mowy w hałasie – będą wykazywać zmniejszone amplitudy fali I, niższe stosunki I/V i bardziej spłaszczone nachylenia wzrostu amplitudy w porównaniu z uczestnikami kontrolnymi. Przewiduje się, że te cechy fizjologiczne będą korelować z gorszymi wynikami HINT (wyższymi wartościami SNR-50).

Potwierdzenie tych hipotez wsparłoby użycie ABR z LS CE-Chirp jako nieinwazyjnego, obiektywnego narzędzia do identyfikacji deficytów kodowania neuronalnego leżących u podstaw HHL. Integracja wyników elektrofizjologicznych i behawioralnych mogłaby udoskonalić kryteria diagnostyczne dla pacjentów, którzy zgłaszają „słyszę, ale nie rozumiem”, pomimo prawidłowych audiogramów. Dodatkowo, wyniki mogą dostarczyć informacji dla przyszłych badań interwencyjnych ukierunkowanych na poprawę synchronii neuronalnej lub protokołów treningu słuchowego dla osób z podklinicznymi trudnościami słuchowymi.

Ograniczenia badania

Przekrojowy projekt obserwacyjny uniemożliwia wnioskowanie przyczynowe; jest jednak odpowiedni dla generowania hipotez i ustalania związków fizjologiczno-behawioralnych. Brak pomiarów otoemisji akustycznych jest potencjalnym ograniczeniem, ale stan ucha środkowego, test TEN i prawidłowe progowe audiometryczne minimalizują prawdopodobieństwo niewykrytej dysfunkcji komórek włoskowatych zewnętrznych. Liczby uczestników opierają się na obliczeniach mocy dla średnich wielkości efektów; zaleca się replikację z większymi kohortami.

Plan rozpowszechniania

Wyniki badania zostaną zaprezentowane na konferencjach audiologicznych i neurobiologicznych oraz przesłane do recenzowanych czasopism indeksowanych w Science Citation Index Expanded (SCIE). Zanonimizowane zbiory danych mogą zostać udostępnione na uzasadnioną prośbę po publikacji, zgodnie z politykami udostępniania danych instytucji.

Podsumowanie

To obserwacyjne, rekrutujące badanie bada, jak parametry ABR wywołane LS CE-Chirp i klikami odnoszą się do rozumienia mowy w hałasie u osób z podejrzeniem ukrytego ubytku słuchu. Łącząc obiektywne metryki odpowiedzi neuronalnej z subiektywnymi i behawioralnymi ocenami, badanie ma na celu wypełnienie luki między fizjologicznymi dowodami synaptopatii ślimaka a funkcjonalnymi dolegliwościami słuchowymi. Oczekiwanym wynikiem jest ulepszone ramowanie wczesnego wykrywania HHL i bardziej precyzyjne różnicowanie wkładu obwodowego versus centralnego w deficyty rozumienia mowy w hałasie.